气体吸附法测量储氢纳米材料的氢气储存性能

1、气体吸附法测量储氢纳米材料的氢气储存性能Measurement of Hydrogen Uptake of Hydrogen Storage Nanomaterialsby Gas Sorption Method编制说明（征求意见稿）国家标准编制工作组2018年 07月 06日一 制定本标准的目的和意义作为新型可再生的无碳能源， 氢能以其清洁无污染、 高效、可储存和运输等优点 , 被 视为最理想的能源。要解决氢气的安全贮存和运输问题，氢能存储是非常重要的环节。 研究发现，许多具有纳米级孔道的材料在氢气储存方面表现出优异的性能。尽管在纳米 储氢材料领域做过许多研究，储氢材料也逐渐形成产业应用，然

2、而如何对储氢纳米材料 的氢气吸附性能进行统一正确的评估，以便于材料性能之间的相互比对，目前仍然缺乏 相关的测试方法标准。在日本目前只有针对特定合金材料的氢气吸附标准。在我国，目 前有关氢气吸附的国家标准仍为空白。据调查了解，目前市场上在售的涉及氢气吸附测 试 的 仪 器 公 司 有 几 十 家 ， 包 括 英 国 的 Hiden 仪 器 、 美 国 的 Micromeritics 仪 器 、 Quantachrome仪器、ThermoFisher、Ankersmid等仪器公司。此标准的制定有望对科研 人员在正确评估材料的储氢性能研究方面提供指导和帮助。二 工作简况任务来源在中国科学院先导A类计

3、划 纳米制造共性技术与标准化体系”(项目编号 XDA09040000)的课题二 纳米器件加工与集成的标准化体系”的研究基础上，根据国家 标准化管理委员会下达的 2014年国家标准制修订计划，由国家纳米科学中心负责起草， 计划编号为 20142510-T-491 。编制单位本标准负责起草单位为国家纳米科学中心。 本标准的主要起草人：毛立娟，韩宝航，高洁，王孝平。 国家纳米科学中心是国家级创新单位和综合性研究中心，其战略定位是纳米科学的 基础研究和应用研究，拥有我国纳米科学领域一流水平的研究平台和研究基地，并负责 纳米技术领域的国家标准制订以及纳米检测实验室的认证。 全国纳米技术标准化技术委 员会

4、(SAC/TC279)和中国合格评定国家认可委员会技术委员会纳米技术专门委员会(CNAS/TC/SC13)均挂靠在纳米中心。国家纳米科学中心纳米标准研究室，也是“中 科院纳米标准与检测重点实验室”的主要组成部分，主要从事纳米技术标准化的研究， 如纳米检测技术标准化、纳米标准物质与样品的研制、纳米计量溯源等工作；承担了多 项纳米技术相关国家标准的制定、 标准样品/标准物质的研、 复制项目；开展与纳米检测 技术相关的可溯源性研究工作；参与国内外纳米试样物理化学特性的检测对比，通过了 全国纳米检测实验室认证认可；同时纳米标准研究室积极参加ISO、IEC 等国际标准化组织纳米技术分会的会议并参与纳米材

5、料国际标准的制定， 这些都为标准的制定和实施 打下了良好的工作基础。工作过程标准起草工作开展后， 起草工作组详细研读了拟等同采用的国外先进标准及其引用 标准和技术规范，同时收集、查阅了大量有关氢气吸附表征的技术文献，最后经多次探 讨、协商、修改，形成了本标准的征求意见稿。具体工作过程如下：年 10 月至 2013 年 03 月期间，广泛收集气体吸附测试方法国家标准“ GB/T 9277-1995 气体吸附 BET 方法测试固态物质比表面积”以及“ GB/T 21650.2-2008 固体 材料孔径分布与孔隙率的压汞法和气体吸附法测定 第 2 部分：气体吸附法分析介孔和 大孔”，参考 Darre

6、n P. Broom 等人编著的有关储氢技术和储氢材料的书籍： “ Hydrogen Storage Technique”， “Hydrogen Storage Materials. The Characterization of Their Storage Properties”同时进行标准的起草工作，形成标准草稿。年 03 月以讨论稿形式多次进行小范围讨论。收集和整理讨论意见并修改讨论稿。2013 年 03 月- 04 月以讨论稿为基础进行标准征求意见稿的撰写，并起草标准编制 说明。2013 年 04 月征求全国纳米技术标准化技术委员会、科研院所和企业相关专家的意见。2013年 05月-2

7、0 1 8年，进行意见汇总，修改补充征求意见稿。制定标准的原则及编写依据1标准的制定原则本标准的制定依据我国国家标准对采用国际标准和标准的制定原则进行，如表1表1本标准编制所依据的相关结构及术语方面的国家标准本标准中相应的部分依据的国家标准编号依据的国家标准名称标准的结构GB/T 1.1 - 2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写2标准的编写依据标准工作组查阅了国内外与储氢材料和测试方法相关的国际文件，并结合国内相关科技文献资料，在广泛征求业内专家意见的基础上，进行标准草案的编写。四实验分析及验证在本标准的附录部分，提供了相关实验分析及验证数据。主要以石墨烯-POM复合材料及有机微孔

8、材料为测试对象，采用容量法和重量法对 其氢气吸附性能进行测试。（1）实验内容：石墨烯-POM复合材料的氢气吸附测量测试仪器：Micromeritics ASAP 2020 全自动气体吸附仪。实验地点及时间：2011年10月26日于国家纳米科学中心检测实验室。实验分析方法：容量法。测试条件：测试绝对压力范围：0 800 mmHg ;测试温度：77 K（液氮）。在绝对压力800 mmHg，测试温度77 K下，该材料的氢气吸附量为 0.82%。0.8fw XPKaTPU neaoldy0.6 -0.40.20.0 -0200400600800Absolute Pressure (mmHg)图1.石墨

9、烯-POM复合材料的氢气吸附测试等温线。(2)实验内容：有机微孔材料的储氢性能测试宀睿5幕乏麺NBKDua&oH200 4W D080010001200Pressura. mbar图2. KPOP微孔材料的氢气吸附测试等温线仪器：Hiden IGA-100B 智能重量分析仪。实验内容：有机微孔材料的氢气吸附测量。实验地点及时间： 2013 年4 月 26 日于国家纳米科学中心纳米器件研究室。实验分析方法：重量法。测试条件：测试绝对压力范围： 0 800 mbar ；测试温度： 77 K（ 液氮）。测试温度 77 K 下， KPOP 的可逆储氢量约为 1.57% 。与国内、外同类标准水平对比情况目前，有关储氢材料氢气吸附的相关研究已有许多报道，储氢材料也逐渐形成产业 应用。然而在相关标准制定方面， ISO 尚未有有关氢气吸附的测试标准发布。在日本目 前只有针对特定合金材料的氢气吸附标准。在我国，目前有关氢气吸附的国家标准仍为空白。此标准的制定有望对科研人员在 正确评估材料的储氢性能研究方面提供指导和帮助。与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准与我国现行的法律、法规和其它强制性标准没有